多功能電能表四象限無(wú)功計(jì)量方式及功率因數(shù)的計(jì)算多功能電能表四象限無(wú)功計(jì)量方式及功率因數(shù)的計(jì)算尹仕紅摘要:本文闡述了多功能電能表的含義及無(wú)功電能表計(jì)量理論,介紹了感應(yīng)式無(wú)功電能表的無(wú)功電能計(jì)量方法,并通過(guò)對(duì)四象限無(wú)功的含義及應(yīng)用的介紹指出多功能電能表的四象限無(wú)功計(jì)量能真實(shí)地反映無(wú)功電能狀態(tài),保證無(wú)功計(jì)量的合理性和平均功率因數(shù)的真實(shí)性,以便在實(shí)際工作中正確的使用.關(guān)鍵詞:多功能電能表;無(wú)功電能;計(jì)量1引言電能作為一種商品已經(jīng)全面走向市場(chǎng)化.商業(yè)化運(yùn)營(yíng)對(duì)電能計(jì)量的準(zhǔn)確性和可靠性提出了更高的要求.隨著電能表技術(shù)的發(fā)展,目前已經(jīng)有大量的多功能電能表應(yīng)用于電力計(jì)量,根據(jù)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T6141997對(duì)多功能電能表的定義:”凡是由測(cè)量單元和數(shù)據(jù)處理單元等組成,除計(jì)量有功(無(wú)功)電能外,還具有分時(shí),測(cè)量需量等兩種以上功能,并能顯示,儲(chǔ)存和輸出數(shù)據(jù)的電能表”都可稱(chēng)為多功能電能表.定義中明確四點(diǎn):由測(cè)量單元和數(shù)據(jù)處理單元組成;能計(jì)量電能(有功或無(wú)功,或同時(shí)計(jì)量有功與無(wú)功);能計(jì)量需量,能分時(shí),顯示,儲(chǔ)存和輸出數(shù)據(jù);具有兩種以上功能.因?yàn)樵试S有兩種以上功能,所以市場(chǎng)上的多功能表千差萬(wàn)別,但似乎隨著多功能表用量的增加,隨著用戶(hù)對(duì)多功能表的了解越來(lái)越深,而功能越來(lái)越多必是多功能電能表的發(fā)展趨勢(shì),目前我局使用的多功能電能表均為全電子式多功能電能表,具有四象限無(wú)功計(jì)量功能,為了將四象限無(wú)功計(jì)量應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際,真正體現(xiàn)無(wú)功考核的意義,本文分析了各種用電情況下的無(wú)功計(jì)量,具體說(shuō)明在各種情況下應(yīng)采用的無(wú)功計(jì)量算法.(:os忙贏3傳統(tǒng)的無(wú)功計(jì)量方式傳統(tǒng)的無(wú)功計(jì)量采用機(jī)械感應(yīng)式無(wú)功表電能表進(jìn)行無(wú)功電能計(jì)量,由于感應(yīng)式無(wú)功表只能夠計(jì)量單方向的無(wú)功潮流,一一般感應(yīng)式無(wú)功設(shè)計(jì)有三種計(jì)度方式:(1)單向計(jì)度,帶止逆,只計(jì)量正向無(wú)功電量;(2)雙向計(jì)度,不止逆,正反向無(wú)功電量累加或分別計(jì)度;(3)單向計(jì)度,不止逆,正向電量減反向電量.當(dāng)在用電用戶(hù)使用傳統(tǒng)感應(yīng)式無(wú)功表時(shí),問(wèn)題不犬,但在發(fā)電用戶(hù),由于用戶(hù)既發(fā)電,在停機(jī)時(shí)也用電,有下面四種情況存在:用戶(hù)發(fā)電,同時(shí)向系統(tǒng)發(fā)送無(wú)功;用戶(hù)發(fā)電,同時(shí)向系統(tǒng)吸無(wú)功;用戶(hù)用電,同時(shí)向系統(tǒng)吸無(wú)功;用戶(hù)用電,同時(shí)向系統(tǒng)送無(wú)功.使用感應(yīng)無(wú)功表將無(wú)法區(qū)分上述四種無(wú)功計(jì)量,不能體現(xiàn)功率因數(shù)的真正含義,無(wú)法考核用戶(hù)功率因數(shù)情況.2無(wú)功電能的計(jì)量原理4四象限無(wú)功的定義電力系統(tǒng)中,不僅要正確記錄有功電能,還要記錄無(wú)功電能,由此來(lái)求得某一段時(shí)間內(nèi)用戶(hù)的平均功率因數(shù).當(dāng)負(fù)載功率因數(shù)越低時(shí),輸電線(xiàn)路電流會(huì)增大,傳輸導(dǎo)線(xiàn),變壓器和發(fā)電機(jī)都將增加附加的電能損失:由于電流的加大將造成輸電導(dǎo)線(xiàn)和電氣設(shè)備導(dǎo)線(xiàn)截面積加大,增加電力設(shè)備的總投資;而且線(xiàn)路電壓損失增大而導(dǎo)致發(fā)電機(jī),變壓器和其他電器設(shè)備運(yùn)行電壓的提高.所以,提高負(fù)載功率因數(shù),正確計(jì)量無(wú)功電能有重要的意義.電力系統(tǒng)中,一定容量的同步發(fā)電機(jī)發(fā)出的視在功率S為r一下一個(gè)常數(shù)且s=V+O.顯然,若無(wú)功功率增大,勢(shì)必相應(yīng)減少有功功率P的發(fā)送容量,而且,經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)距離的輸電線(xiàn)路傳輸大量的無(wú)功功率,必將引起較大的有功,無(wú)功損耗和電壓損耗.當(dāng)無(wú)功功率不足時(shí),電網(wǎng)電壓將下降,當(dāng)無(wú)功功率過(guò)多時(shí),電網(wǎng)電壓將上升,電壓水平的高低會(huì)影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量,也會(huì)影響各類(lèi)用電設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行.由此看來(lái),無(wú)功電能的計(jì)量對(duì)電力生產(chǎn),輸送,消耗過(guò)程中的管理是必要的.同時(shí),通過(guò)對(duì)用戶(hù)消耗的有功電能w和無(wú)功電能Q的測(cè)量,可考核負(fù)載的平均功率因數(shù).即:不同國(guó)家對(duì)四象限無(wú)功的定義不一樣.根據(jù)電力部行,標(biāo)準(zhǔn)DL/T6451997,多功能電能表通信規(guī)約對(duì)電能測(cè)量四象限的定義如(圖1).10U圖1電能量四象限測(cè)量示意圖首先把測(cè)量平面用豎軸和橫軸劃分為四個(gè)象限.右上角為I象限,右下角為象限,依此按順時(shí)針?lè)较驗(yàn)?象限.豎軸向上表示輸入有功(+P),豎軸向下表示輸出有功(一P),橫軸向有表示輸入無(wú)功(+Q),橫軸向左表示輸出無(wú)功(一Q).電壓相量用U表示,固定在豎軸上.電流相量用I表示,其位置表示當(dāng)前電能的輸送方向.如(圖1)中,I位于第1象限,U與I相位角為(順時(shí)針為正),表示輸入有功(+P)和輸入無(wú)技功(+Q).我們假設(shè)電能表安裝在用戶(hù)側(cè),所謂”輸入”,”輸出”是相對(duì)于電網(wǎng)的用戶(hù)邊而言的.對(duì)于有功輸入,輸出的概念很清楚.輸入有功功率的含義就是電網(wǎng)向用戶(hù)送電,這是一種用電用戶(hù).輸出有功功率就是用戶(hù)向電網(wǎng)送電,這是一種發(fā)電用戶(hù).無(wú)功概念比較復(fù)雜:對(duì)于用電用戶(hù)來(lái)講,用戶(hù)是負(fù)載,分為感性負(fù)載和容性負(fù)載兩種,根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn),1972年13A出版物推薦,當(dāng)負(fù)荷是”感性負(fù)荷”時(shí),無(wú)功功率為正.容性負(fù)荷無(wú)功為負(fù).在四象限無(wú)功(圖1)上,上半圖(I,象限)表示了這些情況;對(duì)于發(fā)電用戶(hù)來(lái)講,用戶(hù)是一臺(tái)發(fā)電機(jī),吸收正無(wú)功相當(dāng)于欠勵(lì)磁,輸出無(wú)功(一Q)相當(dāng)于過(guò)勵(lì)磁.四象限無(wú)功含義是:I象限輸入有功功率P,輸入無(wú)功功率Q,用戶(hù)為阻感性負(fù)荷;象限輸出有功功率P,輸入無(wú)功功率Q,用戶(hù)負(fù)荷相當(dāng)于一臺(tái)欠勵(lì)磁發(fā)電機(jī);象限輸出有功功率P,輸出無(wú)功功率Q,用戶(hù)負(fù)荷相當(dāng)于一臺(tái)過(guò)勵(lì)磁發(fā)電機(jī);象限輸入有功功率,輸出無(wú)功功率,用戶(hù)為阻容性負(fù)荷.5四象限無(wú)功計(jì)量應(yīng)用無(wú)功計(jì)量的目的是考核力率,提高功率因數(shù),降低線(xiàn)路損耗.對(duì)用電戶(hù)我們希望用戶(hù)就地進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償,不希望用戶(hù)吸無(wú)功,也不希望用戶(hù)反送無(wú)功;對(duì)發(fā)電用戶(hù),在發(fā)電時(shí)希望發(fā)送無(wú)功,在停機(jī)用電時(shí),就地補(bǔ)償.假定一個(gè)用戶(hù)既用電又發(fā)電,一個(gè)雙方向用戶(hù),安裝了一臺(tái)能計(jì)量正,反相有功和四象限無(wú)功的電子式多功能電能表.又假定該用戶(hù)在用電時(shí),使用自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償裝置對(duì)無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償;在發(fā)電時(shí)對(duì)同步電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié),調(diào)整無(wú)功輸出.其運(yùn)行情況如(圖2).尸f廠(chǎng),l,I/nU?】一,T/hP一1(),n.圖2四象限無(wú)功應(yīng)用示意圖在直角坐標(biāo)系上,縱軸向上,代表正相有功和正相無(wú)功,橫軸表示時(shí)間.在0到T2這段時(shí)問(wèn),用戶(hù)用電,有功為正,用P+表示,在L到T7這段時(shí)間里用戶(hù)發(fā)電,有功為負(fù),用P_表示.根據(jù)四象限無(wú)功的定義,有功為正,無(wú)功也為正時(shí),為第1象限無(wú)功,如果把第一象限無(wú)功用QI表示,即Q=Q+Q3;第二象限無(wú)功如果Q表示,Q應(yīng)該等于有功為負(fù)時(shí),正無(wú)功總和,即Q=Q+Q第三象限無(wú)功如果Qm表示,按定義Q等于有功為負(fù)時(shí),負(fù)無(wú)功的總和,Q=Q第四象限無(wú)功用Q表示,按定義Q等有功為正時(shí),負(fù)功總和,Qiv=Q2+Q4如果安裝使用四象限電子式多功能電能表,所以上述六個(gè)數(shù)據(jù)P+,p-,QI,Q,Q,Q都能從該電能表中讀出.計(jì)量無(wú)功主要目的之一是計(jì)算功率因數(shù).功率因數(shù).小可由下式求得:cos(b:J_:/Q2+p2式中:有功功率:Q無(wú)功功率.對(duì)于用電用戶(hù)供電公司要考核其功率因數(shù)指數(shù)并于收費(fèi)掛鉤.如執(zhí)行功率因數(shù)高于0.95獎(jiǎng)勵(lì),低于0.95罰款的政策.對(duì)于(圖2)所示用戶(hù)用電部分可有3種計(jì)算功率因數(shù)的方法:第一種方式COs:一V(Q+fQf)+(P)第-ee方式cos,=,/(Q)+(P+)第三種方式cos(bJ啊一,/(Q一IQn,1)+(P+)第一種方式,相當(dāng)于感性無(wú)功等于感性加容性無(wú)功的顯示模式.為了降低力率,感性無(wú)功和容性無(wú)功都不能大,所以需使用自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償裝置.這種計(jì)算方法與提高利率的目的是相吻合的.第二種方式,相當(dāng)于止逆無(wú)功表,只記正向無(wú)功.因?yàn)橐话阌脩?hù)負(fù)載都是感性的,如果不加電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償,沒(méi)有容性無(wú)功,利用這個(gè)公式計(jì)算的結(jié)果與第種情況一樣.但是就怕有些用戶(hù),用手動(dòng)方法進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償電容器的投切,白天投上去,晚上不拉開(kāi),晚上負(fù)載很輕,出現(xiàn)倒送無(wú)功.這種情況下,計(jì)算出的功率因數(shù)大,接近于1,按照cos的方法應(yīng)該受到獎(jiǎng)勵(lì).但如果按cos(b的辦法計(jì)算,該用戶(hù)晚上倒送無(wú)功也加上,功率因數(shù)會(huì)變小,可能會(huì)受罰.因?yàn)椴还芪諢o(wú)功,還是倒送無(wú)功都會(huì)增加線(xiàn)損,增高電壓,對(duì)電網(wǎng)不利.所以第一種算法好些,反映了功率因數(shù)的本質(zhì).第三種方式,相當(dāng)于不止逆無(wú)功表,倒送無(wú)功,電表反轉(zhuǎn),計(jì)算出的功率因數(shù)更小,更達(dá)不到考核功率因數(shù)的目的.對(duì)于發(fā)電用戶(hù)供電單位也要考核其功率因數(shù)指標(biāo),也與收費(fèi)掛鉤.但是與用電用戶(hù)相反功率因數(shù)越接近1,不是獎(jiǎng)而是罰.也就是說(shuō)供電單位要求發(fā)電廠(chǎng)必須發(fā)無(wú)功.對(duì)于(圖2)所示用戶(hù),在T41_7這段時(shí)問(wèn)屬于發(fā)電運(yùn)行,計(jì)算這段時(shí)間的功率因數(shù)也有三種方法:第四種方式COS=:,/(Q+lQm)+(P一)第五種方式cos=一V(Q)+(P一)一第六種方式cos6-:一,/(Q一IQI)+(P一)第四種方式,相當(dāng)于發(fā)電時(shí)發(fā)送的無(wú)功和不發(fā)無(wú)功并吸無(wú)功均累加,達(dá)不到要求發(fā)電廠(chǎng)多發(fā)無(wú)功的目的.第五種方式,相當(dāng)于止逆無(wú)功表,只記發(fā)電時(shí)的發(fā)無(wú)功無(wú)功,可以計(jì)量發(fā)電時(shí)發(fā)電廠(chǎng)向系統(tǒng)發(fā)送的無(wú)功,但無(wú)法計(jì)量發(fā)電時(shí)發(fā)電廠(chǎng)吸收系統(tǒng)的無(wú)功.第六種方式,相當(dāng)于不止逆無(wú)功表,倒送無(wú)功,電表反轉(zhuǎn),發(fā)電時(shí)如發(fā)電廠(chǎng)吸收系統(tǒng)無(wú)功,將與發(fā)送的無(wú)功抵消,這樣一來(lái)發(fā)圓撞對(duì)35kV變電運(yùn)行的問(wèn)題進(jìn)行分析胡力芳摘要:在電力系統(tǒng)運(yùn)行中,變電運(yùn)行是電網(wǎng)運(yùn)行管理,倒閘操作和事故處理的執(zhí)行機(jī)構(gòu).本文主要對(duì)35kV變電運(yùn)行模式,安全管理以及運(yùn)行中存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析.關(guān)鍵詞:電力工程;變電運(yùn)行;管理刖舌變電運(yùn)行是一個(gè)綜合性很強(qiáng)的行業(yè),在這個(gè)行業(yè)中有技術(shù)性很強(qiáng),很復(fù)雜的東西,也有技術(shù)性很弱,很瑣碎的事情.要把變電運(yùn)行工作做好,不管技術(shù)性強(qiáng)的,還是很弱,很瑣碎的事情都不能馬虎.因?yàn)槊總€(gè)方面都是我們安全運(yùn)行的保障.往往是一些細(xì)小的東西沒(méi)有做好,便潛伏了隱患,最終釀成事故近年來(lái)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛,電能供需矛盾日趨突出,變電所數(shù)量增長(zhǎng)迅速,變電運(yùn)行人員日趨緊張,為解決運(yùn)行人員不足的矛盾,該文主要分析探討了35kV變電運(yùn)行中的一些問(wèn)題.1運(yùn)行模式無(wú)人值班變電所是變電所一種先進(jìn)的運(yùn)行管理模式,以提高變電所設(shè)備可靠性和基礎(chǔ)自動(dòng)化為前提,借助微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù),由遠(yuǎn)方值班員取代變電所現(xiàn)場(chǎng)值班員,實(shí)施對(duì)變電所設(shè)備運(yùn)行的有效控制和管理目前隨著高科技的發(fā)展,無(wú)人值班變電所已成為趨勢(shì).但要真正做到安全運(yùn)行,無(wú)人值班管理已成為關(guān)鍵問(wèn)題.1.1正確理解”無(wú)人值班變電所”(1)無(wú)人值班變電所是一種先進(jìn)的運(yùn)行管理模式.并不是不需要任何技術(shù)措施的無(wú)人管理,相反而是更需要充實(shí)訓(xùn)練有素的高素質(zhì)人員,利用先進(jìn)的設(shè)備,互相協(xié)調(diào)共同搞好管理工作,以達(dá)到減人增效的目的.(2)就現(xiàn)實(shí)來(lái)說(shuō),有些改造后的變電所,從安全角度看,一些具體操作必須有人員到現(xiàn)場(chǎng),再說(shuō)有些設(shè)備隱患并不能通過(guò)自動(dòng)化系統(tǒng)完全顯示出來(lái),為此必須配備人員在場(chǎng).我公司對(duì)無(wú)人值班變電所配備兩名人員,隸屬供電所.1.2明確運(yùn)行管理的職責(zé)分工責(zé)任不明確就易形成無(wú)人負(fù)責(zé)的局面,我們真正做到了職電廠(chǎng)發(fā)電時(shí)不能吸收無(wú)功,必須發(fā)送無(wú)功,與要求發(fā)電廠(chǎng)發(fā)電時(shí)多發(fā)無(wú)功的要求相吻合.分析四,五,六三種情況后認(rèn)為,按cosb考核發(fā)電用戶(hù)比較合理.對(duì)于(圖2)的用戶(hù),在0這段時(shí)間里又用電又發(fā)電,怎樣考核其功率因數(shù)更合理呢?根據(jù)上面的分析我tl3n道,作為用電用戶(hù)是我們要求其功率因數(shù)大些,作為發(fā)電用戶(hù)我們要求其功率因數(shù)小些,互相矛盾,因此一定要把用電,發(fā)電分開(kāi).雙方向四象限電子式多功能電能表能把用電有功數(shù)據(jù)和發(fā)電有功數(shù)據(jù)分開(kāi).P是用電數(shù)據(jù).P一是發(fā)電數(shù)據(jù).雙方向四象限電子式多功能電能表也能把該用戶(hù)用電時(shí)的無(wú)功和發(fā)電時(shí)的無(wú)功分開(kāi).Q和Q是用電時(shí)的無(wú)功.如果令cos(1)1月自表示用電時(shí)功率因數(shù),cosb自表示該用戶(hù)發(fā)電時(shí)功率因數(shù),那么利用cos(b月獎(jiǎng)罰該用戶(hù)用電時(shí)的完成功率因數(shù)的情況,用cos6I&獎(jiǎng)罰發(fā)電功率因數(shù)完成情況.lPcos巾.1一_麗現(xiàn)在我們?cè)僬f(shuō)明一下,如果雙方向電能表不是計(jì)量四象限無(wú)功,而是計(jì)量正向無(wú)功和反無(wú)功,就沒(méi)有辦法把該用戶(hù)的用電功率因數(shù)與發(fā)電功率因數(shù)分開(kāi).例如令Q+為正向無(wú)功,Q為反向無(wú)功,參照(圖2).Q:QI+Q筮國(guó)翻2031年6月Q=Q+QQ包括用電時(shí)吸收的無(wú)功,也包括發(fā)電時(shí)吸收所的無(wú)功,Q包括用電時(shí)送出的無(wú)功,也包括發(fā)電時(shí)送出的無(wú)功.沒(méi)辦法求LHcosb1月和cosbI&來(lái).只能求出總的平均功率數(shù)c0s:.:.,/(Q+lQI)+(P+1PI)顯然,這種公式無(wú)法評(píng)估功率因數(shù)的優(yōu)劣.6結(jié)束語(yǔ)綜上所述,在既發(fā)電又用電的發(fā)電廠(chǎng)用戶(hù)中必須安裝使用四象限無(wú)功計(jì)量的多